El camino hacia el hidrógeno verde

El potencial del hidrógeno como fuente de combustible limpio es enorme.

Después de todo, cuando el hidrógeno se quema en una celda de combustible, el subproducto principal que se produce es el vapor de agua. En cantidades suficientes, el combustible de hidrógeno podría alimentar la red eléctrica que mantiene encendidas las luces, calentar los edificios en los que trabaja y compra, reducir drásticamente la huella de carbono de sus vehículos y continuar desempeñando su papel como una materia prima importante en industrias como la producción química, petroquímica y de acero de la que todos dependemos.

Entonces, es posible que se pregunte: ¿Por qué no todos reemplazan los combustibles fósiles con hidrógeno?

El hidrógeno en sí es una fuente de combustible de combustión limpia y sin carbono. Pero generalmente se produce utilizando combustibles densos en carbono como el gas natural y el carbón, ya sea directamente o como fuente de energía utilizada para generar grandes cantidades de electricidad consumida en métodos de producción limpios.

En los últimos años, aproximadamente el 6 % del gas natural global y el 2 % del carbón se han destinado a la producción de hidrógeno, según el Foro Económico Mundial . Las emisiones de CO₂ resultantes totalizan alrededor de 830 millones de toneladas de dióxido de carbono por año, equivalentes a las emisiones de CO₂ combinadas del Reino Unido e Indonesia, según el mismo informe del Foro Económico Mundial.

Los métodos de producción de hidrógeno más comunes de la actualidad no se diseñaron teniendo en cuenta la innovación y los aspectos de la sostenibilidad. Por otro lado, el hidrógeno verde existe.

¿Qué es el hidrógeno verde?

Para ser considerado “verde”, el hidrógeno debe producirse no solo mediante un proceso sin carbono, sino también por un proceso alimentado por fuentes de energía renovable como la eólica y la solar. 

¿Cómo se produce el hidrógeno verde?

El método más limpio de producción de hidrógeno es la electrólisis, utilizando un electrolizador eléctrico para separar las moléculas de agua (H₂O) en hidrógeno y oxígeno. Además, la pureza del hidrógeno determina el papel que puede desempeñar dentro de la economía del hidrógeno, por lo que deben eliminarse las impurezas a través de un proceso de separación.

En una clase de ciencias, es posible que haya visto este proceso en un electrolizador a pequeña escala, hecho de un vaso de precipitados lleno de agua, un par de tiras metálicas o cables conectados a una batería y dos tubos de ensayo para recolectar el hidrógeno y el oxígeno separados.

A escala industrial, simplemente elegir energía renovable para alimentar a los electrolizadores resulta en un proceso de producción de hidrógeno verde.

¿Cuáles son los usos del hidrógeno verde?

El hidrógeno verde se puede utilizar en cualquier aplicación que dependa del hidrógeno producido con métodos tradicionales que consumen mucho carbono. Eso significa que puede ayudar a muchas industrias y procesos a avanzar hacia la neutralidad de carbono, incluidos:

• Generadores de energía:
• Transporte
• Fabricación farmacéutica
• Purificación del vidrio
• Refinación de petróleo
• Fabricación de semiconductores

¿Cuáles son los desafíos de la producción de hidrógeno verde?

A pesar de todas sus ventajas, hay algunos obstáculos que superar en nuestro camino hacia el uso generalizado y económicamente viable del hidrógeno verde. Estos son algunos de los desafíos:

La electrólisis es un proceso que requiere mucha energía.

Hasta que haya fuentes de energía limpia ampliamente disponibles, confiables y económicas, el costo de producir hidrógeno verde a escala seguirá siendo prohibitivo.

La electrólisis consume mucho agua.

Necesita un suministro significativo de agua que cumpla con ciertos estándares de pureza, lo que podría colocar limitaciones geográficas en la ubicación de las instalaciones de producción de hidrógeno verde.

Es necesario construir la infraestructura.

Si bien tenemos una sólida infraestructura de gas natural, no se puede reutilizar fácilmente para el transporte de hidrógeno. El hidrógeno tiende a hacer que el acero se vuelva quebradizo y susceptible a fracturas, por lo que es probable que requiera tuberías dedicadas.

¿Cuál es el impacto esperado del hidrógeno verde en la transición energética global?

Según la Revisión Global de Hidrógeno 2022 de la Agencia Internacional de Energía, la demanda global de hidrógeno en todo el mundo alcanzó las 94 millones de toneladas en 2021, y se estima que alcanzará entre 115 y 130 millones de toneladas para 2030. Satisfacer las demandas futuras con los métodos existentes de producción de hidrógeno, si bien es factible, no es una solución sostenible.

El hidrógeno verde será fundamental para permitir la transición energética global, especialmente para las fuentes de energía que:

• Alimentan vehículos y aeronaves
• Calefaccionan hogares y oficinas
• Generan electricidad
• Descarbonizan los procesos industriales

¿Qué se está haciendo para acelerar la producción de hidrógeno verde?

En medio del esfuerzo global para hacer la transición a un futuro con menos consumo de carbono, nuestros ingenieros desarrollaron una nueva tecnología de membrana recubierta con catalizador (CCM) para la producción de hidrógeno verde que puede ayudar a reducir los costos de producción al permitir un mayor rendimiento del electrolizador. Estas membranas recubiertas con catalizador se encuentran actualmente en pruebas con fabricantes de electrolizadores, donde permiten una mayor eficiencia del electrolizador y una mayor densidad de corriente eléctrica mediante el uso de tecnología innovadora. 

Además de los desarrollos en CCM, nuestra tecnología de purificación de hidrógeno funciona a alta presión a partir de flujos de proceso que contienen hidrógeno para eliminar rastros de contaminantes como oxígeno, agua y nitrógeno. Esto permite recuperar y actualizar el hidrógeno a más del 99.9 % de pureza para satisfacer las necesidades de refinación.

Honeywell también está trabajando hacia un futuro de hidrógeno verde a través de una reciente inversión en Electric Hydrogen, una empresa que está desarrollando una nueva generación de tecnologías de electrolizadores de alto rendimiento. Nuestra colaboración con Electric Hydrogen mejorará nuestra comprensión de la industria de electrolizadores y respaldará sus necesidades futuras con innovaciones como membranas recubiertas con catalizador.

Para acelerar la transición a una economía ecológica de hidrógeno, Estados Unidos aprobó recientemente la Ley de Reducción de la Inflación de 2022, que incluye una gama de incentivos que apuntan a respaldar la infraestructura de combustible alternativo, los centros de hidrógeno limpio regionales y más.

Junto con las agencias gubernamentales de todo el mundo y otras compañías del sector privado, nos enfocamos en superar los desafíos de la producción y el transporte de hidrógeno verde en el camino hacia una economía basada en hidrógeno. Obtenga más información sobre lo que Honeywell está haciendo para acortar nuestro camino hacia el futuro del hidrógeno verde.